2011高考物理专题复习--电磁感应的力学问题

2011高考物理专题复习--电磁感应中的力学问题例1如图5-4固定在水平桌面上的金属框cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上可无摩擦地滑动，此时构成一个边长为L的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B⑴若从t=0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向；⑵在上述情况中，始终保持静止，当t=t1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？⑶若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化（写出B与t的关系式）？例2如图5-5电容为C的电容器与竖直放置的金属导轨EFGH相连，一起置于垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，金属棒ab因受约束被垂直固定于金属导轨上，且金属棒ab的质量为m、电阻为R，金属导轨的宽度为L，现解除约束让金属棒ab从静止开始沿导轨下滑，不计金属棒与金属导轨间的摩擦，求金属棒下落的加速度．例3图5-6在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，一个质量为m、边长也为l的正方形框（设电阻为r），以速度V进入磁场时，恰好做匀速直线运动，若当边到达gg＇与ff＇中间位置时线框又恰好做匀速运动，则⑴当边刚越过时，线框加速度的值为多少？⑵求线框从开始进入磁场到到达与中点过程中产生的热量是多少？练习:1．如图5-2-1水平放置的光滑平行轨道左端与一电容器C相连，导体棒ab的电阻为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，开始时导体棒ab向右做匀速运动；若由于外力作用使棒的速度突然变为零，则下dacebfB0图5-4abCEFGHB图5-5adcbee＇f＇g＇gfθ图5-6列结论的有()A．此后ab棒将先加速后减速B．ab棒的速度将逐渐增大到某一数值C．电容C带电量将逐渐减小到零D．此后磁场力将对ab棒做正功2．如图5-2-2将铝板制成“U”形框后水平放置，一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度v匀速运动，悬线的拉力为T，则A．悬线竖直，T=mgB．悬线竖直，T＜mg()C．选择v的大小，可以使T=0D．因条件不足，T与的关系无法确定3．如图5-2-3两个粗细不同的铜导线，各绕制一单匝矩形线框，线框面积相等，让线框平面与磁感线方向垂直，从磁场外同一高度开始同时下落，则()A．两线框同时落地B．粗线框先着地C．细线框先着地D．线框下落过程中损失的机械能相同4．如图5-2-4，CDEF是固定的、水平放置的、足够长的“U”型金属导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架一个金属棒，在极短时间内给棒一个向右的速度，棒将开始运动，最后又静止在导轨上，则棒在运动过程中，就导轨光滑和粗糙两种情况比较()A．培力对做的功相等Ｂ．电流通过整个回路所做的功相等Ｃ．整个回路产生的总热量相等Ｄ．棒的动量改变量相等5．用同种材料粗细均匀的电阻丝做成ab、cd、ef三根导线，ef较长，分别放在电阻可忽略的光滑的平行导轨上，如图5-2-5，磁场是均匀的，用外力使导线水平向右作匀速运动（每次只有一根导线在导轨上），而且每次外力做功功率相同，则下列说法正确的是()Ａ．ab运动得最快Ｂ．ef运动得最快Ｃ．导线产生的感应电动势相等Ｄ．每秒产生的热量相等6．如图5-2-6甲，闭合线圈从高处自由下落一段时间后垂直于磁场方向进入一有界磁场，在边刚进入磁场到边刚进入磁场的这段时间内，线圈运动的速度图象可能是图5-2-6乙中的哪些图()7．如图5-2-7，在光滑的水平面上有一半径为r＝10cm，电阻Ｒ＝1Ω，质量m＝1kg的金属圆环，以速度v＝10m/s向一有界磁场滑去，匀强磁场垂直纸面向里，B＝0.5T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了3.2J的热量，求：⑴此时圆环中电流的瞬时功率；⑵此时圆环运动的加速度．8．如图5-2-8，光滑斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1＝1m，bc边的边l2＝0.6m，线框的质量m＝1kg，电阻R＝0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M＝2kg，斜面上ef线（ef∥gh）的右端方有垂直斜面向上的匀强磁场，Ｂ＝0.5T，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh线的距离s＝11.4m，（取g＝10m/s2），试求：abcdvtovtovtovtoABCDvghecdabMfα图5-2-1vB图5-2-2B图5-2-3ＣＤＥＦ图5-2-4abdcef图5-2-5图5-2-6甲乙图5-2-7⑴线框进入磁场时匀的速度v是多少？⑵ab边由静止开始运动到gh线所用的时间t是多少？9．如图5-2-9，两根光滑的平行金属导轨处于同一平面内，相距l=0.3m，导轨的左端M、N用0.2Ω的电阻R连接，导轨电阻不计，导轨上停放着一金属杆，杆的电阻r为0.1Ω，质量为0.1kg，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B为0.5T，现对金属杆施加适当的水平拉力使它由静止开始运动，问：⑴杆应如何运动才能使R上的电压每1s均匀地增加0.05V，且M点的电势高于N点？⑵上述情况下，若导轨足够长，从杆开始运动起第2s末拉力的瞬时功率多大？10．如图5-2-10，质量为m、边长为L的正方形线框，在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L，线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向，已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：⑴cd边刚进入磁场时线框的速度；⑵线框穿过磁场过程中，产生的焦耳热．11．如图5-2-11，电动机用轻绳牵引一根原来静止的长l=1m，质量m=0.1kg的导体棒AB，导体棒的电阻R=1Ω，导体棒与竖直“∏”型金属框架有良好的接触，框架处在图示方向的磁感应强度为B=1T的匀强磁场中，且足够长，已知在电动机牵引导体棒时，电路中的电流表和电压表的读数分别稳定在I=1A和U=10V，电动机自身内阻r=1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，取g=10m/s2，求：导体棒到达的稳定速度？12．如图5-2-12，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管，在弧形轨道上高为H的地方无初速释放一磁铁（可视为质点），下滑至水平轨道时恰好沿螺线管的轴心运动，设的质量分别为M、m，求：⑴螺线管获得的最大速度⑵全过程中整个电路所消耗的电能5．2例题1、rkL2ba，（B+kt1）rkL3，vtLBL2、222LBCmmg3、3gsinθ，23215sin23mvmgL；习题1、BD2、A3、A4、CD5、BD6、ACD7、0.36W，0.6m/s2方向向左8、6m/s，2.5s9、向右以0.33m/s2的加速度匀加速运动，cd图5-2-8MRBN图5-2-9Bh2LabdcL图5-2-10BAR图5-2-12VABA图5-2-110.056W10、gLLBRgm244222，mg（h+3L）-442232LBRgm11、4.5m/s12、mMgHm2，mMMmgH